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2015年第3期 总第007期 10月
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超声波洗衣服,肥皂还是泡泡?

最近很多朋友问到我国外众筹火热的一款小产品Dolfi——超声波洗衣肥皂,直觉反应就是超声波清洗嘛,满大街眼镜店里都有这种设备啊。回来网上搜索了一下,简直吓一跳,国内外各重大媒体都争先恐后的报道,似乎又要开创一场新的产品革命。

先来看看这款产品的媒体介绍及评价:Dolfi被称为世界上最小的温和型洗涤设备,无论用户处于何时何地,只需一碗水、一些洗衣粉以及一个排水口,衣服就能被彻底洗净。Dolfi公司号称与MPI Ultrasonics公司合作开发的这款产品,其核心技术便是超声波清洗。

但是这个公司也被提出了很多质疑,比如所谓德国技术可是并没有查到相关专利或论文,在美国众筹后发货周期存在严重问题,公司注册在香港等等问题。我也咨询了国内外朋友,似乎从媒体宣传到现在也快两年了,但是并没有人拿到任何一款产品或者样机。

一般来说,从产品宣传到产品上市的3个月期间是黄金期,若3个月后用户还没拿到产品,那么再优秀的市场策划和营销也白搭,用户可没那多久的耐性,比如锤子首款手机的失败。另外,从技术上来看,针对这款产品的质疑也非常大,业界普遍认为超声清洗技术对柔软的织物效果并不是十分明显。这点我也非常赞同,我曾记得三菱曾经很早就发布过一款超声波洗衣机,但是效果不是太好,销量极差,也就匆匆的退市了。

我对这款产品也持有极大的怀疑态度,首先就是上面所说的超声清洗实际上对柔性织物的效果并不是太好;其次就是超声清洗属于功率超声的研究范畴,也就是说如果功率太小的话效果更加差,这个可以参考满大街洗眼镜的机器,而Dolfi的这种超小尺寸对于洗衣服的效果就更怀疑了;最后就是即便我们非得采取超声清洗这种技术,那清洗柔软织物的时间也是比较长的,至少也要20分钟以上,当然更长了意义也不大,Dolfi宣称的就是30-40分钟。

那么,再从原理方面深入了解下超声波清洗技术。超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。其中超声空化作用所起到的作用最大。声空化是声与液体媒质相互作用而产生的一种非线性效应,具体指液体中的微小泡核在声波作用下被激活.表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列的动力学过程。声空化是非常复杂的一个物理现象,其伴随效应基本归纳为四种:机械效应(包括声冲流,冲击波,微射流),热效应(包括局部高温高压),光效应(声致发光)和活化效应(水溶液中产生羟基自由基)。这四种效应并非彼此孤立,例如热效应对光效应有作用,机械效应和光效应对活化效应的作用更大等。

影响超声空化的因素主要有超声波声强(或声压)、超声波的频率、清洗液的性质等因素,另外还包括如声场参数、周围环境诸多因素。超声波强度指单位面积上的超声功率,对于一般液体超声波强度增加时,空化强度增大,但达到一定值后,空化趋于饱和,此时再增加超声波强度则会产生大量无用气泡,从而增加了散射衰减,降低了空化强度。而对于超声波频率的因素来说,频率越低在液体中产生空化越是容易,若超过1MHz一般认为很难产生空化现象了。另外要注意的是,超声空化产生的气泡用肉眼是看不到的。

超声波清洗的特点就是对质地较硬、声反射强的材料,如金属、玻璃、塑料等,其清洗效果较好,对附着的污垢有很强的解离分散能力。这里再列举一下常用超声清洗的频率和应用场景:20-50KHz的属于低频超声清洗,一般用于电脑配件、汽车配件的清洗;50-200KHz的属于高频超声清洗,一般用于磁盘、液晶、金属件的清洗;而700KHz-1MHz的一般用于芯片、薄膜等清洗。

从上面的分析来看,超声清洗对于洗衣服来说原理上还是可行的,只要寻找到合适的频率和功率会起到一定的效果。为此声学在线的志愿者也做了个实验进行验证,实验也很简单,找个双频的超声波清洗机和一些织物(棉布、牛仔、化纤),分别用洗衣液、清水、洗衣粉,并改变超声频率(28kHz和45kHz)、超声功率(最高300W)等参数,做完实验通过客观和主观判断进行横向比较。具体实验结果同学希望准备篇论文我们不再详细公布。实验结果也很有意思,超声清洗对于去除粘附性的污渍很有效果,特别是棉布织物,但是洗衣时间至少要20分钟以上才可以,而且我们这个超声波清洗机的块头显然太大了,做成一个肥皂大小还能保证功率是很有难度的一件事情。

总结一下吧,超声波洗衣服还是有一定效果的,即便效率很差,我们实验也做了些测试,但是做成肥皂大小其效果还很存疑,这需要解决很多关键问题,但是我查了一下很少有这方面的论文或者专利。当然,若只是针对内衣、袜子等小型衣物,我觉得30分钟的浸泡效果实际上就应该不错了。

参考资料

  1. http://www.dolfi.co/

  2. 马大猷,成训仁,科学家谈物理-声学漫谈

  3. 马大猷,声学手册

  4. Keiko Gotoh,Kokoro Harayama,Applicationof ultrasound to textiles washing in aqueous solutions,2012

  5. 莫润阳,林书玉,王成会, 超声空化的研究方法及进展,应用声学,2009

来源:科学网陈孝良博客

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